Elektrolyzéry jsou zařízení pro výrobu čistě chemických prvků průchodem elektrického proudu kapalným elektrolytem. V průmyslu se používají k výrobě kovů elektrochemickým srážením. Doma se elektrolyzéry používají k výrobě hnědého plynu, směsi vodíku a kyslíku rozdělením vody. K zahájení procesu potřebuje instalace externí zdroj napájení.
Princip činnosti elektrolytické jednotky
Znalost zařízení a princip fungování nejjednodušší instalace pro elektrolýzu, mnozí byli stále ve škole na hodinách fyziky. Umístěním dvou elektrod do solného roztoku a průchodem stejnosměrného proudu přes něj se na jedné objeví čistý kov a na druhém začíná vývoj plynu.
Rostliny určené k výrobě vodíku vyžadují silné elektrické pole, aby přerušily atomové vazby. Pro usnadnění procesu se do vody přidá alkalický katalyzátor. Používají hlavně NaOH - hydroxid sodný nebo NaHC03 - soda.
Hydroxid sodný se nachází v čisticích prostředcích Mole a Mr. Muscle. A kromě jedlé sody můžete použít i hydroxid sodný.
V důsledku chemických reakcí zabírá katalyzátor podstatnou část práce. Hydroxidové ionty jsou přitahovány k pozitivní elektrodě. Sodík na záporný potenciál a uvolněné molekuly vodíku volně vycházejí z kapaliny.
Použití elektrolyzérů
Neustálé zvyšování cen energie umožnilo nový přístup k elektrolytickým procesům. Byly vyvinuty různé druhy rostlin :
- hliník;
- chlor;
- vodík pro plazmové řezací a svařovací zařízení.
Zařízení také fungují jako součást jednotek, které čistí a dezinfikují pitnou vodu a vodu z bazénu, jako přísada do paliva pro automobily, což umožňuje plně využít potenciál uhlovodíků. Vodík hoří mnohem dříve než benzín. Benzín již není zapálen jiskrou, ale plamenem, který zvyšuje sílu vyvíjenou na píst motoru stroje.
Někteří řemeslníci používají doma k vytápění místností elektrolýzu vody. Zde však stojí za zmínku, že náklady na vzniklý hořlavý vodík výrazně převyšují cenu stejného zemního plynu. Kromě toho je teplota spalování vodíku poměrně vysoká a ne každý kov je schopen odolávat dlouhodobé expozici bez destrukce. A použití tepelně odolných materiálů není ekonomicky odůvodněné.
Druhy jednotek
Jiný přístup k problému umožnil vytvořit mnoho typů elektrolyzérů, mezi nimiž:
suché- mokrý
- tekoucí;
- membrána;
- f-stop;
- alkalické.
U suchých modelů se k připojení vysokonapěťového zdroje napájení používá sada plochých elektrod. A to díky skutečnosti, že dodávaná energie na jednu anodu a katodu není větší než 2 V. V dílně je mnoho 12 V baterií, takže domácí zařízení může mít 6 elektrod. Sestavená struktura je umístěna v hermeticky uzavřeném kontejneru.
Na rozdíl od suchého typu má mokrý model buňky otevřenou kapacitu. Kvůli tomu, co je třeba neustále sledovat hladinu elektrolytu.
Průtoková varianta se vyznačuje tím, že k vývoji vodíku dochází v samostatné nádrži. Poté se roztok vrací do hlavní nádrže s nainstalovanými elektrodovými páry.
Typ membrány se vyznačuje tím, že roli elektrolytu hraje membrána - pevný elektrolyt. Membrána má dva účely. Prvním je transport iontů. Druhým je separace elektrochemických reakčních produktů na fyzické úrovni.
Membránový typ aparátu se používá, pokud není povolena difúze prvků. Pro výrobu porézní bránice pomocí:
- keramika;
- azbest;
- sklo;
- polymerní textilie;
- skleněná vlna.
Zařízení pracující na alkalickém roztoku je výhodné, protože chlor, který je považován za jedovatou látku, se během reakce uvolňuje ze solných roztoků.
Alkalická přísada se zavádí kvůli nemožnosti provádění postupu v destilované vodě. K rozkladu nedochází kvůli absenci odlišně nabitých iontů.
DIY elektrolyzér
Je docela možné udělat elektrolyzér pro výrobu vodíku vlastními rukama. Před zahájením výroby zařízení je nutný obvod elektrolyzéru. Na internetu je jich mnoho a výběr správného není obtížný. Na základě zvoleného schématu si kresby elektrolyzéru udělejte sami.
Pak musíte vybrat materiály pro výrobu prvků. Nejlepší možností pro výrobu desek je nerezová ocel 03X16H15M3. značení podle zahraničních norem AISI 316 L. Je odolný vůči korozi působením vody a alkálií.
Je nutné vyrábět díly v množství 16 kusů. Lze je umístit na ocelový čtverec o rozměrech 500 × 500 mm. Po označení mohou být řezány nůžkami na kov, pokud to tloušťka kovu dovoluje, nebo bruskou.
Na každém prvku je nutné vyříznout jeden roh a na opačné straně vyvrtat otvor, jehož průměr se musí shodovat s průměrem spojovacího šroubu.
Sestavení balení desek se provádí v následujícím pořadí: pozitivní - negativní - pozitivní - negativní atd. Tato sekvence poskytuje vysokou proudovou hustotu.
Izolace desek mezi sebou se provádí nevodivou PVC nebo silikonovou trubicí. Řezá se podélně a jeho tloušťka je 1 mm. Poté se z ní vyříznou čtverce a vyvrtají se díry. K intenzivní produkci plynu stačí jeden milimetr.
Sestavená struktura je umístěna v plastové nádobě požadovaného objemu s hermeticky uzavřeným víkem. Pokud dlouhé šrouby neumožňují hladkou instalaci, měly by být odříznuty a matice pevně utaženy. Otvory jsou vyvrtány ve víku, ve kterém jsou upevněny kování. Pro zajištění těsnosti se používá silikonový tmel.
Před připojením zdroje napájení je třeba vypočítat dodávané napětí. Jeho hodnota je úměrná ploše a počtu desek. Během zkušebního běhu s nedostatečným výkonem je patrný pohyb tekutiny. V budoucnu byste měli pro přechod do provozních režimů postupně zvyšovat výkon.
Bez zdroje stejnosměrného proudu můžete nezávisle vytvořit silný usměrňovací obvod. K tomu budete potřebovat :
- rezistory, kOhm - 2, 7, 3, 10, 15, 30;
- diody - D232, D226B, D814B;
- tranzistory - MP26B, P308;
- kondenzátor, mikrofarad - 0, 5;
- tyristor - KU202N;
- variabilní rezistor, kOhm - 3 … 22;
- ampérmetr.
Závěrem stojí za zmínku, že elektrolýza doma je cenově dostupný způsob, jak získat vodíkovou palivovou přísadu do domácnosti a automobilu. Připojení domácí instalace nezpůsobuje potíže. Může pracovat ze stejnosměrného proudu a ze střídavého proudu, ale prostřednictvím usměrňovače.